CN106683357B - 一种基于红外传感器坐姿检测座椅及其检测方法 - Google Patents

一种基于红外传感器坐姿检测座椅及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于红外传感器坐姿检测座椅及其检测方法，本发明基于红外传感器坐姿检测座椅通过第二组红外传感器测得的数据进行分析处理，求出所得数据的方差，通过方差的波动程度来判断人体上半部分坐姿，并通过第一组红外传感器测得的数据来判断人腿当前的摆放位置，通过对比人体的上半部分中心点与两腿间距的中心点距右侧椅边的距离，将其做差值比较，用来判定人的当前坐姿状况，解决了现有的关于坐姿检测方法的缺乏，便于实时提醒保持正确的坐姿，养成好习惯。

Description

一种基于红外传感器坐姿检测座椅及其检测方法
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，特别是一种基于红外传感器坐姿检测座椅及其检测方法。
背景技术
如今，教育是一种必然，孩子们大多时间是坐在椅子上学习。由于学业过重，监护人无法时刻看护孩子，由于坐姿不对以及久坐等问题，影响着孩子，长期以往，形成恶习因而诱发各种疾病。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于红外传感器坐姿检测座椅及其检测方法，提醒学生是否久坐、坐姿不对等问题，便于学生养成一种好习惯，避免坐姿不正而导致身体不适。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于红外传感器坐姿检测座椅，包括座椅本体、第一组红外传感器、第二组红外传感器和系统控制器；座椅本体的两个前椅腿之间设置有第一组红外传感器，所述第一组红外传感器包括若干个红外传感器，红外传感器水平均匀的排列在座椅本体的两个前椅腿之间；座椅本体的椅背上设置有第二组红外传感器，所述第二组红外传感器包括若干个红外传感器，红外传感器水平均匀的排列在座椅本体的椅背上，座椅本体的座板下方设置有系统控制器；所述系统控制器包括处理器、扬声器、振动器、无线模块和电源模块；所述处理器分别与扬声器、振动器、无线模块、电源模块、第一组红外传感器、第二红外传感器相电性连接。
一种基于红外传感器坐姿检测座椅的检测方法，其特征在于，所述检测方法的步骤如下：
(1)坐姿检测座椅通过第一组红外传感器采集数据检测判断当前状态是否有人坐下，如果有人坐，处理器控制扬声器提示保持正确坐姿；
(2)通过第二组红外传感器检测出人背部距离椅子背部的距离为Li，其中i为第二组红外传感器中各个红外传感器编号；
(3)处理器读入所检测到人背部与椅子背部的距离Li，求其方差，计算公式如下：
其中，δ1为人正确坐姿时人背部与椅子背部之间的距离设定参数；
(4)通过第二组红外传感器检测出人体宽为W2，以及人体右侧距离椅背右侧的距离为W1，处理器计算出人两腿之间的中点与右椅腿之间的距离为W，其计算公式如下：
(5)通过第一组红外传感器检测出人两腿之间的距离为X2，以及人的右腿与右椅腿之间的距离为X1，处理器计算出人两腿之间的中点与右椅腿之间的距离为X，其计算公式如下：
(6)处理器比较W与X之间的大小，公式如下：
|W-X|＜δ2
其中，δ2为人正确坐姿时两腿间距中心与人体重心之间误差设定参数；
(7)若方差值DL大于δ1或W与X之间的差值大于δ2时，处理器控制振动器震动，提示矫正坐姿，且处理器通过无线模块发送当前状态给远程监控设备。
本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明基于红外传感器坐姿检测座椅通过第一组红外传感器测得的数据进行分析处理，求出所得数据的方差，通过方差的波动程度来判断人体上半部分坐姿，并通过第二组红外传感器测得的数据来判断人腿当前的摆放位置，通过对比人体的上半部分中心点与两腿间距的中心点距右侧椅边的距离，将其做差值比较，用来判定人的当前坐姿状况，解决了现有的关于坐姿检测方法的缺乏，便于实时提醒保持正确的坐姿，养成好习惯。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明基于红外传感器坐姿检测座椅的结构示意图。
图2为本发明基于红外传感器坐姿检测座椅中系统控制器的结构示意图。
图3为本发明基于红外传感器坐姿检测座椅的左视图。
图4为本发明基于红外传感器坐姿检测座椅的正视图。
图5为本发明基于红外传感器坐姿检测座椅的检测方法流程图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种基于红外传感器坐姿检测座椅，包括座椅本体、第一组红外传感器1、第二组红外传感器2和系统控制器3；座椅本体的两个前椅腿之间设置有第一组红外传感器1，所述第一组红外传感器1包括若干个红外传感器，红外传感器水平均匀的排列在座椅本体的两个前椅腿之间；座椅本体的椅背上设置有第二组红外传感器2，座椅本体的座板下方设置有系统控制器3，所述第二组红外传感器2包括若干个红外传感器，红外传感器水平均匀的排列在座椅本体的椅背上；所述系统控制器3包括处理器、扬声器、振动器、无线模块和电源模块；所述处理器分别与扬声器、振动器、无线模块、电源模块、第一组红外传感器1、第二红外传感器2电性连接。
本发明基于红外传感器坐姿检测座椅的工作原理：
本发明基于红外传感器坐姿检测座椅通过红外感器采集数据检测判断当前状态是否有人坐下，如果有提示保持正确坐姿，读入当前相关参数，并且开始系统计时；将采集得到的数据送入的控制器进行分析判断，进行坐姿不对判决，久坐判决；当控制器判断当前状态处于久坐、坐姿不正时，振动器开始工作发出不同的警告信号，并发送当前状态到远程监控设备比如监护人的电脑和手机APP上；儿童通过不同的警告信号，及时地调整状态，监护人通过远程设备了解孩子当前信息状态。
一种基于红外传感器坐姿检测座椅的检测方法，所述检测方法的步骤如下：
(1)坐姿检测座椅通过第一组红外传感器采集数据检测判断当前状态是否有人坐下，如果有人坐，处理器控制扬声器提示保持正确坐姿，并且开始系统计时；
(2)如图3所示，通过第二组红外传感器检测出人背部距离椅子背部的距离为Li，其中i为第二组红外传感器中各个红外传感器编号；
(3)处理器读入所检测到人背部与椅子背部的距离Li，求其方差，计算公式如下：
其中，δ1为人正确坐姿时人背部与椅子背部之间的距离设定参数；
(4)如图4所示，通过第二组红外传感器检测出人体宽为W2，以及人体右侧距离椅背右侧的距离为W1，处理器计算出人两腿之间的中点与右椅腿之间的距离为W，其计算公式如下：
(5)通过第一组红外传感器检测出人两腿之间的距离为X2，以及人的右腿与右椅腿之间的距离为X1，处理器计算出人两腿之间的中点与右椅腿之间的距离为X，其计算公式如下：
(6)处理器比较W与X之间的大小，公式如下：
|W-X|＜δ2
其中，δ2为人正确坐姿时两腿间距中心与人体重心之间误差设定参数；
(7)若方差值DL大于δ1或W与X之间的差值大于δ2时，处理器控制振动器震动，提示矫正坐姿，且处理器通过无线模块发送当前状态给远程监控设备；如果人体未进行矫正坐姿，处理器继续控制振动器震动，提示矫正坐姿，且处理器通过无线模块发送当前状态给远程监控设备。
一种基于红外传感器坐姿检测座椅的检测方法，具体举例计算如下：
(1)设定人体误差参数δ1，读入数据Li，单位为mm:
编号1 编号2 编号3 编号4 编号5 编号6 编号7 编号8
88 63 52 52 50 52 65 89
舍去编号1与编号8取编号2—7，其均值为
计算出方差比较人体误差参数δ1与方差D之间的大小，如果方差D小于人体误差参数δ1，则坐姿正确；如果方差D大于人体误差参数δ1，则坐姿不正确，需要提示矫正坐姿。
(2)设定约束条件的人体误差参数δ2：
红外检测人体宽为W2＝325，以及人的上半部分距离右椅背的距离W1＝95
计算出人两腿之间的距离中点距离右椅腿距离W
红外检测出人两腿之间的距离X1＝375，以及人的右腿距离右椅腿距离X2＝60
计算出人两腿之间的距离中点距离右椅腿距离X
比较人体误差参数δ2与|W-X|之间的大小，如果|W-X|计算值小于人体误差参数δ2，则坐姿正确；如果|W-X|计算值大于人体误差参数δ2，则坐姿不正确，需要提示矫正坐姿。
综上所述，本发明基于红外传感器坐姿检测座椅通过第二组红外传感器测得的数据进行分析处理，求出所得数据的方差，通过方差的波动程度来判断人体上半部分坐姿，并通过第一组红外传感器测得的数据来判断人腿当前的摆放位置，通过对比人体的上半部分中心点与两腿间距的中心点距右侧椅边的距离，将其做差值比较，用来判定人的当前坐姿状况，解决了现有的关于坐姿检测方法的缺乏，便于实时提醒保持正确的坐姿，养成好习惯。
以上所叙述仅为发明创造提供的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡是本发明创造的精神和原则之内所作任何修改、等同替换等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于红外传感器坐姿检测座椅，其特征在于，包括座椅本体、第一组红外传感器(1)、第二组红外传感器(2)和系统控制器(3)；座椅本体的两个前椅腿之间设置有第一组红外传感器(1)，所述第一组红外传感器(1)包括若干个红外传感器，红外传感器水平均匀的排列在座椅本体的两个前椅腿之间，座椅本体的椅背上设置有第二组红外传感器(2)，所述第二组红外传感器(2)包括若干个红外传感器，红外传感器水平均匀的排列在座椅本体的椅背上；座椅本体的座板下方设置有系统控制器(3)；所述系统控制器(3)包括处理器、扬声器、振动器、无线模块和电源模块；所述处理器分别与扬声器、振动器、无线模块、电源模块、第一组红外传感器(1)、第二组红外传感器(2)电性连接；基于红外传感器坐姿检测座椅的检测方法的步骤如下：
(1)坐姿检测座椅通过第一组红外传感器采集数据检测判断当前状态是否有人坐下，如果有人坐，处理器控制扬声器提示保持正确坐姿；
(2)通过第二组红外传感器检测出人背部距离椅子背部的距离为Li，其中i为第二组红外传感器中各个红外传感器编号；
(3)处理器读入所检测到人背部与椅子背部的距离Li，求其方差，计算公式如下：
其中，δ1为人正确坐姿时人背部与椅子背部之间的距离设定参数；
(4)通过第二组红外传感器检测出人体宽为W2，以及人体右侧距离椅背右侧的距离为W1，处理器计算出人两腿之间的中点与右椅腿之间的距离为W，其计算公式如下：
(5)通过第一组红外传感器检测出人两腿之间的距离为X2，以及人的右腿与右椅腿之间的距离为X1，处理器计算出人两腿之间的中点与右椅腿之间的距离为X，其计算公式如下：
(6)处理器比较W与X之间的大小，公式如下：
|W-X|＜δ2
其中，δ2为人正确坐姿时两腿间距中心与人体重心之间误差设定参数；
(7)若方差值DL大于δ1或W与X之间的差值大于δ2时，处理器控制振动器震动，提示矫正坐姿，且处理器通过无线模块发送当前状态给远程监控设备。
2.一种根据权利要求1所述的基于红外传感器坐姿检测座椅的检测方法，其特征在于，所述检测方法的步骤如下：
(1)坐姿检测座椅通过第一组红外传感器采集数据检测判断当前状态是否有人坐下，如果有人坐，处理器控制扬声器提示保持正确坐姿；
(2)通过第二组红外传感器检测出人背部距离椅子背部的距离为Li，其中i为第二组红外传感器中各个红外传感器编号；
(3)处理器读入所检测到人背部与椅子背部的距离Li，求其方差，计算公式如下：
其中，δ1为人正确坐姿时人背部与椅子背部之间的距离设定参数；
(4)通过第二组红外传感器检测出人体宽为W2，以及人体右侧距离椅背右侧的距离为W1，处理器计算出人两腿之间的中点与右椅腿之间的距离为W，其计算公式如下：
(5)通过第一组红外传感器检测出人两腿之间的距离为X2，以及人的右腿与右椅腿之间的距离为X1，处理器计算出人两腿之间的中点与右椅腿之间的距离为X，其计算公式如下：
(6)处理器比较W与X之间的大小，公式如下：
|W-X|＜δ2
其中，δ2为人正确坐姿时两腿间距中心与人体重心之间误差设定参数；
(7)若方差值DL大于δ1或W与X之间的差值大于δ2时，处理器控制振动器震动，提示矫正坐姿，且处理器通过无线模块发送当前状态给远程监控设备。
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